脱出速度の理解
* 重力ポテンシャルエネルギー: オブジェクトが地球からさらに離れて移動すると、その重力ポテンシャルエネルギーが増加します。
* 運動エネルギー: 地球の重力を逃れるために、オブジェクトは重力ポテンシャルエネルギーを克服するのに十分な運動エネルギーを必要とします。
* バランス: 脱出速度では、オブジェクトの運動エネルギーは、無限の重力ポテンシャルエネルギーに等しくなります(重力がゼロと見なされる)。
派生
1。無限での重力ポテンシャルエネルギー:
- 無限のポテンシャルエネルギーはゼロとして定義されます。
- 地球の表面から無限へのポテンシャルエネルギーの変化は、次のように与えられます。
-ΔPE=gmm/r
どこ:
-gは重力定数(6.674 x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2)です
-mは地球の質量です(5.972 x 10^24 kg)
-mはオブジェクトの質量です
-Rは地球の半径です(6.371 x 10^6 m)
2。脱出速度での運動エネルギー:
-KE =(1/2)MV^2
-Vはエスケープ速度です
3。速度論的エネルギーとポテンシャルエネルギーの同等:
- (1/2)mv^2 =gmm/r
4。脱出速度の解決:
-v^2 =2gm/r
-v =√(2gm/r)
高さからの速度 'h'
オブジェクトが地球の表面の上の高さ「H」から起動されると、地球の中心からの有効距離はr + hになります。したがって、高さ「H」からの脱出速度は次のとおりです。
v =√(2gm/(r + h))
重要なメモ
*この式は、空気抵抗を想定していません。実際には、空気抵抗は必要な速度に大きく影響します。
*脱出速度は、オブジェクトの質量に依存しません。 これは、重力と必要な運動エネルギーが両方ともオブジェクトの質量に比例してスケーリングされるためです。
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